Il Seicento - Scienze e tecniche

Storia della Civiltà Europea a cura di Umberto Eco - 52

Umberto Eco

• Editore: EncycloMedia Publishers
• Anno: 2014
• ISBN:
  9788897514824
• Argomento: Geschichte
• Categoria: Wissenschaftsgeschichte

Nell'Europa del Seicento la scienza e le tecniche assumono una crescente importanza nell'economia, nella politica e nella vita intellettuale di gran parte dei Paesi europei. La loro crescita è stimolata da trasformazioni politico-economiche quali il consolidamento degli Stati nazionali e l'assolutismo monarchico, la diffusione di nuove tecniche di guerra, l'espansione commerciale e coloniale transoceanica, la nascita e sviluppo della manifattura, così come l'aumento dei centri urbani. A mutare non sono solo le discipline, i contenuti e i metodi dell'indagine scientifica, ma anche i luoghi e i ruoli sociali di coloro che le praticano. Il XVII conosce una rapida diffusione delle accademie scientifiche e di organizzazioni scientifiche informali, che conducono ricerche anche su temi e discipline tradizionalmente estranee ai curricula universitari, e sempre maggior importanza per lo studio e la sperimentazione acquistano gli orti botanici, gli osservatori, i laboratori chimici, gli arsenali e le botteghe degli artigiani. E i risultati sono notevoli tanto sul piano teorico quanto su quello pratico: osservazioni sistematiche e indagini sperimentali condotte con l'ausilio di nuovi e più sofisticati strumenti, quali telescopio, microscopio e pompa pneumatica, portano a sorprendenti traguardi nell'infinitamente grande e nell'infinitamente piccolo; Pascal e Leibniz contribuiscono a progettare macchine di calcolo; le matematiche conoscono un nuovo corso col sorgere della statistica e con l'affermarsi della geometria analitica prima e del calcolo infinitesimale poi; mentre si afferma la matematizzazione dello studio dei fenomeni del moto e delle proprietà della luce. Un secolo particolarmente florido per le scienze che hanno potuto contare su pensatori del calibro di Descartes, Santorio, Pascal, Leibniz, Galileo, Keplero, Huygens, e Newton.In questo ebook sono illustrate tutte le grandi trasformazioni che hanno segnato il sapere tecnico-scientifico del Seicento e passate in rassegna tutte le più grandi personalità che ne sono state protagoniste.

Osservazione, sperimentazione, tecniche

Gli strumenti scientifici
Antonio Clericuzio

In ambiti civili e militari gli strumenti matematici hanno un impiego crescente: in particolare nella navigazione, nella balistica e nell’ingegneria. Accanto ad usi pratici gli strumenti entrano a far parte della scienza – processo già affermatosi in astronomia, che si estende anche ad altre discipline. Grazie alle nuove conoscenze di ottica e alla molatura di lenti, il telescopio si perfeziona consentendo sempre migliori osservazioni. Le innovazioni introdotte negli strumenti di misurazione del tempo contribuiscono a far progredire le ricerche di meccanica e favoriscono la risoluzione di problemi pratici come la determinazione della longitudine. La pompa pneumatica è tra i più innovativi strumenti del secolo: essa consente di eseguire sofisticati esperimenti sull’aria e la respirazione.

Gli strumenti, i loro usi e i costruttori

Gli impetuosi sviluppi della navigazione, esplorazione, balistica, topografia, ingegneria, architettura e metallurgia richiedono la costruzione di strumenti di precisione, finalizzati a misurare il tempo, a osservare e misurare spazi, a controllare calibri e gittate. Nascono botteghe artigiane specializzate nella costruzione di strumenti matematici, molti dei quali destinati a usi pratici, non necessariamente alla sperimentazione.

Agli strumenti per usi pratici cominciano ad aggiungersi quelli per scopi di carattere scientifico: in astronomia, in chimica, in termometria, nella meccanica e pneumatica. Lo strumento consente di perfezionare i sensi, come il telescopio e il microscopio, di ottenere risultati più precisi, come gli strumenti di misurazione del tempo, di oggettivare ciò che si osserva, come le sfere armillari, nonché di creare artificialmente condizioni non esistenti o difficilmente realizzabili in natura, come la pompa pneumatica.

Certamente lo sviluppo della scienza sperimentale ha a sua volta stimolato la produzione di strumenti atti a realizzare ricerche sempre più sofisticate, ma quello scientifico progettato e costruito con specifiche finalità di ricerca si afferma molto lentamente.

Non pochi vengono per esempio costruiti o acquistati non per essere usati in laboratori o in osservatori, ma con finalità di carattere ornamentale, per destare meraviglia e arricchire collezioni di principi (per esempio i globi e le carte geografiche). È certamente questo il caso degli eleganti strumenti di termometria dell’Accademia del Cimento in vetro lavorato.

Nel Seicento la scienza comincia a spettacolarizzarsi e lo strumento scientifico diviene un’attrattiva, come accade con l’esperimento degli emisferi di Magdeburgo. Nel 1657 il borgomastro della città, nonché scienziato, Otto von Guericke allestisce una spettacolare esperienza alla quale assiste un enorme numero di concittadini. Dimostra che il peso dell’aria spinge l’uno contro l’altro due emisferi perfettamente combacianti, entro i quali è stato fatto il vuoto, con tale forza che occorrevano due tiri contrapposti di sedici cavalli per separarle.

Lo status dei costruttori di strumenti è piuttosto vario. Innanzitutto occorre precisare che non esiste una categoria omogenea: coloro che realizzano strumenti matematici sono per lo più distinti da coloro che lavorano lenti e producono quelli ottici. Alcuni di questi ottengono un considerevole successo commerciale e acquisiscono posizioni di prestigio presso le corti, vi sono poi costruttori di strumenti che sono anche direttamente impegnati in indagini scientifiche, mentre molti (forse la maggior parte) sono artigiani che occupano una posizione sociale piuttosto bassa e lasciano poche tracce delle proprie attività – talvolta solo una sigla sull’oggetto.

La ricca e potente famiglia toscana dei Della Volpaia costruisce orologi e sfere armillari per i Medici per tutto il Cinquecento, fino ai primi anni del Seicento. Lo svizzero Joost Bürgi è orologiaio di corte del langravio Guglielmo IV di Assia e poi dell’imperatore Rodolfo II. Bürgi ha competenze matematiche e collabora con Giovanni Keplero. Michel Coignet, figlio a sua volta di un costruttore di strumenti, lavora ad Anversa, è al servizio dell’arciduca Alberto d’Austria e pubblica opere di matematica e ingegneria. Giuseppe Campani ed Eustachio Divini, noti per le loro lenti, telescopi e microscopi, associano la costruzione di strumenti a osservazioni astronomiche e alla pubblicazione di testi scientifici.

L’olandese Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), mercante di stoffe a Delft, ottiene risultati eccellenti nella lavorazione delle lenti, costruisce circa 500 microscopi e invia i risultati delle sue indagini al periodico della Royal Society di Londra, “Philosophical Transactions”.

Fra coloro che invece lasciano solo una sigla sulla loro creazione possiamo menzionare Marcantonio Mazzoleni, che costruisce strumenti per Galilei (compassi militari, bussole, squadre). Pur essendo un abile costruttore non diviene mai ricco, vive con moglie e figlia presso Galilei a Padova. Descartes impiega Jean Ferrier, un abile artigiano parigino nella molatura di lenti. Avendo in gran considerazione il suo lavoro, gli propone (invano) di continuare a lavorare al suo servizio in Olanda. Di Ferrier non restano altre tracce.

Alcuni fra i più noti scienziati del secolo si dedicano alla costruzione di strumenti: Huygens è direttamente impegnato nel lavoro di molatura di lenti e nella realizzazione di orologi. Già dai primi anni Cinquanta egli è in contatto con artigiani olandesi e tedeschi per conoscere nuove tecniche di molatura e produce lenti fino a 23 centimetri di diametro e di grande lunghezza focale. Robert Hooke costruisce (con Boyle) la pompa pneumatica, lavora lenti per il microscopio e perfeziona dispositivi necessari alla misurazione del tempo, quali lo scappamento ad ancora e le molle a spirale applicate ai bilancieri. Hooke collabora e scambia informazioni con artigiani londinesi.

Strumenti matematici

L’arte della guerra è uno dei principali scopi per cui si producono strumenti matematici. Non è un caso che Galilei definisca il proprio compasso “geometrico-militare”. È uno dei più complessi strumenti di calcolo del primo Seicento: consente di risolvere i problemi aritmetici e geometrici più semplici, così come il calcolo degli interessi, il cambio delle monete, i pesi specifici, la misura dei calibri, l’assetto dei cannoni, la misura delle altezze e delle pendenze. Già dal XVI secolo livelle e mirini sono utilizzati nella balistica per traguardare il bersaglio; il goniometro è utilizzato nell’ingegneria civile e militare. Per i rilievi topografici, la tavoletta pretoriana è affiancata, ma non sostituita, dal teodolite.

Allo scozzese John Napier si deve l’invenzione di un dispositivo di calcolo fatto di dieci bastoncini rettangolari numerati; su ciascuno sono scritti i multipli dei numeri da 1 a 9 e i bastoncini vengono posti l’uno accanto all’altro: la moltiplicazione si esegue sommando le cifre che compaiono sulla diagonale. Basandosi sull’opera di Napier, il matematico inglese William Oughtred costruisce un regolo calcolatore lineare: facendo scorrere l’uno sull’atro due righelli, è possibile eseguire moltiplicazioni e divisioni.

L’ideazione della prima macchina calcolatrice, ad opera di Blaise Pascal (1623-1662) nel 1642, risponde a fini pratici: il giovane matematico la costruisce per aiutare il padre a gestire la contabilità. La “pascalina” esegue le addizioni e sottrazioni attraverso la rotazione di ingranaggi ed è in grado di tener conto dei riporti; esegue anche moltiplicazioni, ma in modo non semplice, attraverso la ripetizione di addizioni. Ne vengono realizzati circa 20 esemplari, ma la calcolatrice non ha un gran successo, essendo la sua costruzione difficile e costosa. In Inghilterra Samuel Morland (1625-1695), uomo politico legato a Cromwell, inventa una macchina in grado di eseguire le quattro operazioni e una per calcoli trigonometrici. A Parigi Leibniz è informato della macchina di Pascal e nel 1672 realizza una propria calcolatrice, in grado di eseguire anche moltiplicazioni di due numeri a più cifre e divisioni. Presenta la macchina alla Royal Society di Londra, dove incontra Morland, ma gli Inglesi mostrano scarso interesse per l’invenzione del matematico tedesco. Nel 1675 la calcolatrice è presentata all’Accademia delle Scienze di Parigi ed è molto apprezzata. Nel 1694 Leibniz produce a Parigi, con l’aiuto di un orologiaio, un nuovo modello (molto costoso) della propria macchina, che si basa su un tamburo differenziato, un meccanismo che contiene nove denti di lunghezza crescente.

Telescopio

Grazie a Galilei, il telescopio entra a pieno titolo nella storia dell’astronomia. Ma Galileo non è il primo a costruire un telescopio. Prima di lui, nei Paesi Bassi, tre costruttori di lenti fabbricano dispositivi atti a osservare oggetti lontani, costituiti da un tubo di metallo, una lente da presbite per obiettivo e una da miope per oculare. Si tratta di Hans Lipperhey, Zacharias Jansen e Jacon Metius. Se ne ha notizia nel 1608 e rapidamente il nuovo strumento è prodotto in altre parti d’Europa. In Inghilterra, Thomas Hariot lo perfeziona e osserva la Luna. Nel 1609 Galileo costruisce il proprio cannocchiale: un telescopio rifrattore dotato di un obiettivo biconvesso che rifrange (piega) i raggi, così da farli convergere in un fuoco e un oculare biconcavo. Lo strumento galileiano è molto più potente dei precedenti: ingrandisce fino a venti volte, mentre quelli olandesi due o tre.

Keplero, a differenza di Galilei che opera in maniera empirica, elabora una teoria ottica relativa alle lenti. Costruisce un telescopio con un oculare convesso, che presenta l’inconveniente (in astronomia non molto grave) di capovolgere l’immagine, ma ha il vantaggio di avere un campo maggiore e di rendere possibile la proiezione di un’immagine su uno schermo. Intorno al 1650 i telescopi raggiungono cinquanta ingrandimenti, nel decennio successivo, il doppio, ma presentano un duplice problema: l’aberrazione sferica e l’aberrazione cromatica. La prima è dovuta al fatto che le lenti di curvatura sferica non portano in un unico fuoco tutti i raggi incidenti paralleli. Per ridurre gli effetti dell’aberrazione sferica si usano lenti di piccola curvatura, ossia di grande distanza focale e ciò costringe ad usare telescopi molto lunghi (più di dieci metri), che richiedono complesse strutture per essere manovrati. L’astronomo di Danzica Johannes Hevelius usa telescopi lunghi fino a 45 metri. L’aberrazione cromatica è invece dovuta alla differente rifrazione di raggi di diverso colore, il che rende l’immagine poco nitida.

La soluzione dei problemi posti dai rifrattori comincia a emergere negli anni Sessanta, quando James Gregory progetta un telescopio a riflessione. Nel 1672 il francese Laurent Cassegrain (1629 -1693 ca.) progetta un telescopio simile a quello di Gregory. Lo stesso anno (1672) Newton, che ha compreso che la luce bianca non è semplice, ma composta di colori, ognuno dei quali è rifratto di un angolo leggermente diverso da un obiettivo, giunge allo conclusione che l’aberrazione cromatica è intrinseca ai telescopi a rifrazione.

Il telescopio a riflessione di Gregory evita questo problema, ma è piuttosto complesso, in quanto ha due specchi, uno dei quali deve essere forato. Quello di Newton è un po’ più semplice: ha uno specchio primario in fondo al tubo e un piccolo specchio secondario piano e inclinato di 45° rispetto al tubo, che riflette la luce fuori del tubo, dove è collocato un oculare. Il telescopio di Newton è costruito nel 1671 ed è presentato alla Royal Society nel 1672. I riflettori aboliscono l’aberrazione cromatica e quella sferica e sono mediamente più piccoli dei telescopi a rifrazione, tuttavia non determinano la scomparsa di questi ultimi, a causa della scarsa riflettività degli specchi dell’epoca, che riflettono non più del 60% della luce incidente.

La ...